Nanotubos de carbono para la reparación de daños cerebrales

URONANO recibió financiación por valor de cerca de 1,8 millones de euros a través del área temática «Nanotecnologías y nanociencias» del 6PM. El principal objetivo del proyecto fue conseguir integrar nanotubos de carbono con otras tecnologías para desarrollar biochips que ayuden a reparar tejidos dañados del sistema nervioso central.

El carbono se puede presentar en muchas formas, siendo las más conocidas el diamante y el grafito. Últimamente se le ha prestado mucha atención a los nanotubos de carbono, moléculas de carbono cilíndricas y extremadamente fuertes que además poseen unas propiedades eléctricas extraordinarias.

En esta última investigación, unos científicos examinaron la relación entre las propiedades eléctricas de los nanotubos de carbono y la forma en la que se excitan los nervios del sistema nervioso central. Midieron la actividad eléctrica de células nerviosas únicas, realizaron análisis por microscopía electrónica y aplicaron modelos teóricos para observar de qué manera los nanotubos de carbono influían en la respuesta del nervio. Sus resultados muestran que los nanotubos de carbono en realidad mejoran la velocidad de respuesta de los nervios.

Los nanotubos de carbono, explican los autores, entran en contacto estrecho con las membranas de las células nerviosas. Esto les permite crear «atajos eléctricos» entre un extremo de la célula nerviosa y el opuesto gracias a los que los mensajes viajan con mayor rapidez. Un modelo matemático propuesto por los investigadores explica el fenómeno y muestra sus consecuencias.

Los resultados son esperanzadores porque suponen un avance significativo hacia la superación de lo que el Dr. Henry Markram de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL, Suiza) denomina los «tres obstáculos fundamentales para desarrollar prótesis neuronales más fiables»: crear una interfaz entre el tejido nervioso y un dispositivo; comprender cómo estimular de forma más eficiente el tejido neuronal; y averiguar qué señales nerviosas debe interpretar el dispositivo para que pueda tomar de forma automática decisiones apropiadas.

De acuerdo con el Dr. Markram, «la nueva tecnología de interfaz basada en nanotubos de carbono, aplicada a las más modernas simulaciones de interfaces entre el cerebro y una máquina, es clave para desarrollar todo tipo de prótesis neuronales: vista, oído, olfato, movimiento, prevención de ataques epilépticos, punciones lumbares y reparación y mejora de funciones cognitivas».

El Dr. Michele Giuliano del EPFL (ahora en la Universidad de Amberes, Bélgica) afirmó que «este resultado tiene muchísima relevancia para el emergente campo de la neuroingeniería y la neuroprostética». El Dr. Giuliano y la coautora principal del artículo, la Dra. Laura Ballerini de la Universidad de Trieste (Italia), aventuran que los nanotubos podrían ser utilizados como componentes básicos mediante los que construir sistemas de «derivación eléctrica» en el futuro con los que tratar lesiones traumáticas cerebrales, o novedosos electrodos que sustituyan las piezas metálicas de los dispositivos de estimulación interna del cerebro que se utilizan en la actualidad para tratar la enfermedad de Parkinson y la depresión grave.

Los nanotubos de carbono se han utilizando recientemente en la creación de memoria artificial mecánica, motores eléctricos a escala nanométrica, un sensor de hidrógeno, pantallas táctiles y dispositivos de visualización flexibles. En 2007 se construyó un receptor de radio consistente en un único nanotubo, y en 2008 se empleó una hoja de nanotubos para hacer funcionar un altavoz. La investigación de sus aplicaciones en el almacenado de energía también ha deparado resultados de interés.

De acuerdo con los autores, no están del todo claros los mecanismos concretos por los que los nanotubos actúan sobre las células nerviosas. No obstante, los descubrimientos indican que los nanotubos podrían afectar al procesamiento de información neuronal. «Aunque simplificadas», concluyen, «estas consideraciones suponen el primer intento de establecer una relación entre los fenómenos eléctricos de los nanomateriales y la excitabilidad neuronal, y puede que permitan predecir o transformar las interacciones entre los nanomateriales y las neuronas».

© [Comunidades Europeas] [CORDIS], [2008]